Arduino Nano ile Kolay RFID MFRC522 Arabirimi: 4 Adım (Resimlerle)

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Erişim kontrolü, fiziksel güvenlik ve bilgi güvenliği alanlarında, bir organizasyonun veya bir coğrafi alanın kaynaklarına anonim erişimi/girişi kısıtlamak için kullanılan mekanizmadır. Erişme eylemi tüketmek, girmek veya kullanmak anlamına gelebilir. Bir kaynağa erişim iznine yetkilendirme denir.

Fiziksel güvenlik

Coğrafi erişim kontrolü, personel (örneğin, sınır muhafızı, fedai, bilet kontrolörü) veya turnike (yönlendirme kapısı) gibi bir cihaz ile uygulanabilir. Tam anlamıyla bir erişim kontrolü (erişimin kendisini fiziksel olarak kontrol eder), yetkili mevcudiyeti kontrol eden bir sistemdir, bkz. Bilet kontrolörü (ulaşım). Başka bir örnek, çıkış kontrolüdür, ör. bir mağazanın (ödeme) veya bir ülkenin. [alıntı gerekli]. Erişim kontrolü terimi, bir mülke, binaya veya odaya girişin yetkili kişilerle sınırlandırılması uygulamasını ifade eder.

Bilgi Güvenliği

Elektronik erişim kontrolü, mekanik kilitlerin ve anahtarların sınırlamalarını çözmek için bilgisayarları kullanır. Mekanik anahtarları değiştirmek için çok çeşitli kimlik bilgileri kullanılabilir. Elektronik erişim kontrol sistemi, sunulan kimlik bilgilerine göre erişim sağlar. Erişim sağlandığında, önceden belirlenmiş bir süre boyunca kapı kilidi açılır ve işlem kayıt altına alınır. Erişim reddedildiğinde, kapı kilitli kalır ve giriş girişimi kaydedilir. Sistem ayrıca, kapı zorla açıldığında veya kilidi açıldıktan sonra çok uzun süre açık tutulduğunda kapıyı izleyecek ve alarm verecektir.

Erişim denetimindeki işlemler

Bir okuyucuya (cihaza) bir kimlik bilgisi sunulduğunda, okuyucu, genellikle bir sayı olmak üzere kimlik bilgilerinin bilgilerini oldukça güvenilir bir işlemci olan bir kontrol paneline gönderir. Kontrol paneli, kimlik bilgilerinin numarasını bir erişim kontrol listesiyle karşılaştırır, sunulan talebi onaylar veya reddeder ve bir veri tabanına bir işlem günlüğü gönderir. Erişim kontrol listesine göre erişim reddedildiğinde, kapı kilitli kalır. Kimlik bilgisi ve erişim kontrol listesi arasında bir eşleşme varsa, kontrol paneli, sırayla kapının kilidini açan bir röle çalıştırır. Kontrol paneli ayrıca bir alarmı önlemek için bir kapı açık sinyalini yok sayar. Genellikle okuyucu, erişim reddedildiyse yanıp sönen kırmızı LED ve verilen erişim için yanıp sönen yeşil LED gibi geri bildirim sağlar.

Bilgi doğrulama faktörleri:

• kullanıcının bildiği bir şey, ör. bir parola, parola veya PIN
• akıllı kart veya anahtarlık gibi kullanıcının sahip olduğu bir şey
• parmak izi gibi kullanıcının biyometrik ölçümle doğrulandığı bir şey.

Kimlik

Kimlik bilgisi, belirli bir fiziksel tesise veya bilgisayar tabanlı bilgi sistemine bireysel erişim sağlayan fiziksel/somut bir nesne, bir bilgi parçası veya bir kişinin fiziksel varlığının bir yönüdür. Tipik olarak, kimlik bilgileri bir kişinin bildiği bir şey (sayı veya PIN gibi), sahip olduğu bir şey (erişim rozeti gibi), oldukları bir şey (biyometrik özellik gibi) veya bu öğelerin bazı kombinasyonları olabilir. Bu, çok faktörlü kimlik doğrulama olarak bilinir. Tipik kimlik bilgisi bir erişim kartı veya anahtarlıktır ve daha yeni yazılımlar ayrıca kullanıcıların akıllı telefonlarını erişim cihazlarına dönüştürebilir.

Kart teknolojileri:

Manyetik şerit, barkod, Wiegand, 125 kHz yakınlık, 26 bit kart kaydırma, akıllı kartlarla temas ve daha az akıllı kartlar dahil. Ayrıca, kimlik kartlarından daha kompakt olan ve bir anahtarlığa takılan anahtarlıklar da mevcuttur. Biyometrik teknolojiler arasında parmak izi, yüz tanıma, iris tanıma, retina taraması, ses ve el geometrisi bulunur. Daha yeni akıllı telefonlarda bulunan yerleşik biyometrik teknolojiler, mobil cihazlarda çalışan erişim yazılımıyla birlikte kimlik bilgileri olarak da kullanılabilir. Daha eski, daha geleneksel kart erişim teknolojilerine ek olarak, Yakın alan iletişimi (NFC) ve Bluetooth düşük enerji (BLE) gibi daha yeni teknolojilerin de sistem veya bina erişimi için kullanıcı kimlik bilgilerini okuyuculara iletme potansiyeli vardır.

Bileşenler: Çeşitli kontrol sistemi bileşenleri şunlardır: -

• Erişim kontrol noktası, erişim izninin elektronik olarak kontrol edilebildiği bir kapı, turnike, park kapısı, asansör veya diğer fiziksel bariyer olabilir.
• Tipik olarak, erişim noktası bir kapıdır.
• Bir elektronik erişim kontrol kapısı birkaç eleman içerebilir. En temelde, bağımsız bir elektrikli kilit vardır. Kilit, bir operatör tarafından bir anahtarla açılır.
• Bunu otomatikleştirmek için operatör müdahalesinin yerini bir okuyucu alır. Okuyucu, bir kodun girildiği bir tuş takımı olabilir, bir kart okuyucu olabilir veya bir biyometrik okuyucu olabilir.

topoloji:

2009 dolaylarında baskın topoloji, hub ve konuşmacı olarak bir kontrol paneli ve konuşmacı olarak okuyucular ile birliktedir. Arama ve kontrol işlevleri kontrol panelinin yanındadır. Teller bir seri bağlantı aracılığıyla iletişim kurar; genellikle RS-485. Bazı üreticiler, kapıya bir kontrolör yerleştirerek karar verme sürecini zorluyor. Denetleyiciler IP özelliklidir ve standart ağları kullanarak bir ana bilgisayara ve veritabanına bağlanır.

RDID okuyucu türleri:

1. Temel (akıllı olmayan) okuyucular: sadece kart numarasını veya PIN'i okuyun ve bir kontrol paneline iletin. Biyometrik tanımlama durumunda, bu tür okuyucular bir kullanıcının kimlik numarasını verir. Tipik olarak, kontrol paneline veri iletmek için Wiegand protokolü kullanılır, ancak RS-232, RS-485 ve Clock/Data gibi diğer seçenekler nadir değildir. Bu, erişim kontrol okuyucularının en popüler türüdür. Bu tür okuyuculara örnek olarak RFLOGICS'ten RF Tiny, HID'den ProxPoint ve Farpointe Data'dan P300 verilebilir.
2. Yarı akıllı okuyucular: Kapı donanımını (kilit, kapı kontağı, çıkış düğmesi) kontrol etmek için gerekli tüm giriş ve çıkışlara sahiptir, ancak herhangi bir erişim kararı vermez. Bir kullanıcı bir kart sunduğunda veya bir PIN girdiğinde, okuyucu ana denetleyiciye bilgi gönderir ve yanıtını bekler. Ana denetleyiciye bağlantı kesilirse, bu tür okuyucular çalışmayı durdurur veya düşük modda çalışır. Genellikle yarı akıllı okuyucular, bir RS-485 veri yolu aracılığıyla bir kontrol paneline bağlanır. Bu tür okuyucuların örnekleri, CEM Systems'den InfoProx Lite IPL200 ve Apollo'dan AP-510'dur.
3. Akıllı okuyucular: kapı donanımını kontrol etmek için gerekli tüm giriş ve çıkışlara sahiptir; ayrıca erişim kararlarını bağımsız olarak vermek için gerekli bellek ve işlem gücüne sahiptirler. Yarı akıllı okuyucular gibi, bir RS-485 veri yolu aracılığıyla bir kontrol paneline bağlanırlar. Kontrol paneli, yapılandırma güncellemelerini gönderir ve okuyuculardan olayları alır. Bu tür okuyucuların örnekleri, CEM Systems'den InfoProx IPO200 ve Apollo'dan AP-500 olabilir. Ayrıca "IP okuyucular" olarak adlandırılan yeni nesil akıllı okuyucular da bulunmaktadır. IP okuyuculu sistemlerde genellikle geleneksel kontrol panelleri bulunmaz ve okuyucular, ana bilgisayar gibi davranan bir PC ile doğrudan iletişim kurar.

Güvenlik riskleri:

Bir erişim kontrol sistemi yoluyla izinsiz girişin en yaygın güvenlik riski, meşru bir kullanıcıyı bir kapıdan takip etmektir ve buna "arka kapı açma" denir. Genellikle meşru kullanıcı, davetsiz misafir için kapıyı tutar. Bu risk, kullanıcı popülasyonunun güvenlik bilinci eğitimi ile en aza indirilebilir.

Erişim kontrolünün ana kategorileri şunlardır:

• Zorunlu erişim kontrolü
• Isteğe bağlı erişim kontrolü
• Rol tabanlı erişim denetimi
• Kural tabanlı erişim kontrolü.

Adım 1: RFID Teknolojisi

Tanım: Radyo frekansı tanımlama (RFID), nesnelere iliştirilmiş etiketlerin otomatik olarak tanımlanması ve izlenmesi amacıyla veri aktarımı için elektromanyetik alanların kablosuz kullanımıdır. Etiketler elektronik olarak saklanan bilgileri içerir.

RFID, bir nesneyi, hayvanı veya kişiyi benzersiz bir şekilde tanımlamak için elektromanyetik spektrumun radyo frekansı (RF) bölümünde elektromanyetik veya elektrostatik bağlantı kullanımını içeren bir teknolojidir.

Bir radyo frekansı tanımlama okuyucusu (RFID okuyucu), tek tek nesneleri izlemek için kullanılan bir RFID etiketinden bilgi toplamak için kullanılan bir cihazdır. Etiketten okuyucuya veri aktarmak için radyo dalgaları kullanılır.

RFID Uygulamaları:

1. Derinin altına yerleştirilen hayvan takip etiketleri pirinç boyutunda olabilir.
2. Etiketler, ağaçları veya ahşap öğeleri tanımlamak için vida şeklinde olabilir.
3. Erişim uygulamalarında kullanılmak üzere şekillendirilmiş kredi kartı.
4. Mağazalardaki ürünlere takılan hırsızlığa karşı dayanıklı sert plastik etiketler de RFID etiketleridir.
5. Ağır hizmet tipi 120 x 100 x 50 milimetre dikdörtgen transponderler, nakliye konteynırlarını veya ağır makineleri, kamyonları ve vagonları izlemek için kullanılır.
6. Güvenli laboratuvarlarda, şirket girişlerinde ve kamu binalarında erişim hakları kontrol edilmelidir.

sinyal:

Sinyal, etiketi uyandırmak veya etkinleştirmek için gereklidir ve anten aracılığıyla iletilir. Sinyalin kendisi, etikete güç sağlamak için kullanılabilecek bir enerji şeklidir. Transponder, RFID etiketinin, bu radyo frekansını kullanılabilir güce dönüştüren ve ayrıca mesaj gönderip alan parçasıdır. Personel erişimi için RFID uygulamaları, rozet tespiti için tipik olarak düşük frekanslı, 135 KHz sistemleri kullanır.

RFID için Gereksinimler:

1. Bağlı (veya entegre edilmiş) bir okuyucu
2. Radyo sinyali gönderen bir anten
3. Eklenen bilgilerle sinyali döndüren bir etiket (veya aktarıcı).

RFID okuyucu genellikle, RFID ile ilgili olayları kabul eden (ve depolayan) ve bu olayları eylemleri tetiklemek için kullanan bir bilgisayara/üçüncü şahıs sistemine bağlıdır. Güvenlik endüstrisinde bu sistem bir bina erişim kontrol sistemi olabilirken, park endüstrisinde büyük olasılıkla bir park yönetimi veya araç erişim kontrol sistemidir. Kütüphanelerde bir kütüphane yönetim sistemi olabilir.

RFID ile İlgili Sık Karşılaşılan Sorunlar:

• Okuyucu çarpışması:
• Etiket çarpışması.

Okuyucu çarpışması, iki veya daha fazla okuyucudan gelen sinyaller çakıştığında meydana gelir. Etiket, eşzamanlı sorgulara yanıt veremez. Bu sorunu önlemek için sistemler dikkatli bir şekilde kurulmalıdır. Bu sorunu önlemek için sistemler dikkatli bir şekilde kurulmalıdır; birçok sistem bir çarpışma önleme protokolü (singulation protokolü) kullanır. Çarpışma önleme protokolleri, etiketlerin sırayla bir okuyucuya iletilmesini sağlar.

Etiket çakışması, küçük bir alanda çok sayıda etiket bulunduğunda meydana gelir; ancak okuma süresi çok hızlı olduğundan, satıcıların etiketlerin birer birer yanıt vermesini sağlayan sistemler geliştirmesi daha kolaydır.

Adım 2: Devre Şeması ile SPI

Atmega328, ADC, EEPROM vb. gibi SPI özellikli cihazlarla iletişim kurmak için kullanılan dahili SPI'ye sahiptir.

SPI İletişimi

Seri Çevre Birimi Arayüzü (SPI), orijinal olarak Motorola Corp. tarafından başlatılan bir veri yolu arayüzü bağlantı protokolüdür. İletişim için dört pin kullanır.

• SDI (Seri Veri Girişi)
• SDO (Seri Veri Çıkışı),
• SCLK (Seri Saat)
• CS (Çip Seçimi)

Veri aktarımı için SDI (Serial Data Input) ve SDO (Serial Data Output) olarak adlandırılan iki pini vardır. SCLK (Serial -Clock) pini veri aktarımını senkronize etmek için kullanılır ve Master bu saati sağlar. CS (Chip Select) pini master tarafından slave cihazı seçmek için kullanılır.

SPI cihazları, veri göndermek ve almak için 8 bitlik kaydırma kayıtlarına sahiptir. Master'ın veri göndermesi gerektiğinde, verileri vardiya kaydına yerleştirir ve gerekli saati üretir. Master veri okumak istediğinde, slave verileri vardiya kaydına yerleştirir ve master gerekli saati üretir. SPI'nin tam çift yönlü iletişim protokolü olduğunu, yani ana ve bağımlı kaydırma yazmaçlarındaki verilerin aynı anda değiş tokuş edildiğini unutmayın.

ATmega32 dahili SPI modülüne sahiptir. Master ve slave SPI cihazı olarak işlev görebilir.

AVR ATmega'daki SPI iletişim pinleri:

• MISO (Master In Slave Out) = Master veriyi alır ve slave bu pin üzerinden veri iletir.
• MOSI (Master Out Slave In) = Master veri iletir ve slave bu pin üzerinden veri alır.
• SCK (Shift Clock) = Master, slave cihaz tarafından kullanılan iletişim için bu saati üretir. Sadece master seri saati başlatabilir.
• SS (Slave Select) = Master bu pin üzerinden slave seçebilir.

SPI iletişimini yapılandırmak için kullanılan ATmega32 Kayıtları:

• SPI Kontrol Kaydı,
• SPI Durum Kaydı ve
• SPI Veri Kaydı.

SPCR: SPI Kontrol Kaydı

Bit 7 – (SPIE): SPI Kesme Etkinleştirme biti

1 = SPI kesmesini etkinleştir. 0 = SPI kesmesini devre dışı bırak. Bit 6 – (SPE): SPI Etkinleştir bit 1 = SPI'yi Etkinleştir. 0 = SPI'yi devre dışı bırak. Bit 5 – (DORD): Veri Sırası bit 1 = önce LSB iletilir. 0 = MSB ilk iletildi. Bit 4 – (MSTR): Master/Slave Select bit 1 = Master modu. 0 = Köle Modu. Bit 3 – (CPOL): Saat Polarite Seçimi biti. 1 = Saat mantıksal olandan başlar. 0 = Saat mantıksal sıfırdan başlar. Bit 2 – (CPHA): Clock Phase Select bit. 1 = Sondaki saat kenarında veri örneği. 0 = Öndeki saat kenarında veri örneği. Bit 1:0 –(SPR1): SPR0 SPI Clock Rate Select bitleri

SPSR: SPI Durum Kaydı

Bit 7 – SPIF: SPI kesme bayrak biti

Bu bayrak, seri aktarım tamamlandığında ayarlanır. Ayrıca ana modda SS pini düşük sürüldüğünde de ayarlanır. SPCR'de SPIE biti ve global kesme etkinleştirildiğinde kesme oluşturabilir. Bit 6 – WCOL: Çarpışma Bayrak bitini Yaz Bu bit, önceki veri aktarımı sırasında SPI veri kaydı yazma işlemi gerçekleştiğinde ayarlanır. Bit 5:1 – Ayrılmış Bitler Bit 0 – SPI2X: Çift SPI Hız biti Ayarlandığında, SPI hızı (SCK frekansı) iki katına çıkar.

SPDR:

Bit 7:0- SPI Veri kaydı, Register dosyası ile SPI Shift Register arasında veri aktarımı için kullanılır.

SPDR'ye yazmak, veri iletimini başlatır.

Ana mod:

Master, SPDR'de veri baytı yazar, SPDR'ye yazma veri iletimini başlatır. 8-bit veri bağımlıya doğru kaymaya başlar ve tam bayt kaydırmadan sonra SPI saat üreteci durur ve SPIF biti ayarlanır.

Köle modu:

Slave SPI arayüzü, SS pini master tarafından yüksek tutulduğu sürece uykuda kalır. Sadece SS pini düşük seviyeye indiğinde etkinleşir ve master'dan gelen SCK saati ile istenen verinin kaydırılmasına başlar. Ve bir baytın tamamen kaydırılmasından sonra SPIF'i ayarlayın.

Adım 3: Kodlama ve Uygulamalar

Devre şeması olarak iyi çalışıyor. Lütfen şema olarak bağlayın.

Kodlar bilgisayarımda test edildi.

Tüm bu kodlar, uzun araştırmalardan sonra internetten çıkarılmaktadır.

Modülünüz için doğru kodu bulmak çok zor ve tabii ki..

Bağlanmak ve geçmek için aynı sorunları yaşadım.

2 hafta boyunca birçok program setini test ettikten sonra, bu kod setinin Doğru olduğunu buldum.

CH340G USB-Serial-TTL'li Arduino Nano 3.0 modülü. & sürücüsü (CH341SER.zip) bu projeye eklenmiştir.

Bunlar, bu projeyi uygulamak için mükemmel programlardır.

"SPI.h", Arduino'nun (yazılım) varsayılan kitaplığındandır.

"MFRC" kütüphanesi gerçek Arduino Nano kodlaması ile verilmektedir…

Umarım eğlenirsiniz

Adım 4: Sonuçlar ve Sonuçlar

Sonuçlar, seri verileri okuma-yazma (PC'den) yapabilen Arduino'nun Seri Monitöründe gösterilir. Hatta Putty/Hyperterminal vs.'yi boud-rate, start ve stop bitlerini ayarlayarak da kullanabilirsiniz.

Kullanılan Yazılım:

• Arduino 1.0.5-r2
• FTDI için CH341SER.zip (CH340G çipi)
• Putty/Hyperterminal, PC üzerinden seri iletişim için de kullanılabilir

Kullanılan Donanım

• MFRC522 modülü+ SmartTag+KeyChain - "ebay.in"den
• ARduino Nano 3.0 - "ebay.in"den